现代集装箱码头操作系统及其发展趋势

接上没有线缆的限制。对于用户来说，由于它不再 使用通信电缆将计算机与网络连接起来，因此网络 的构建和终端的移动更加灵活。 目前集装箱码头采用的数据终端按照设备的频 点分类，主要分为两种：２．４Ｇ和４００Ｍ。采用２．４Ｇ终 端的带宽有两种，其中，采用８０２．１ｌｂ协议传输数据的 带宽大约为１１ Ｍ，采用８０２．１１９协议的大约为５４ Ｍ。
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（ＡＧｖ）和轨道式场桥（１ｗＧ）组成。岸桥采用双小４
车方式，海侧小车负责船舶与设在岸桥门架高处的 转载平台之间的集装箱作业，陆侧小车负责转载平 台与ＡＧＶ之间的集装箱转接。水平运输由ＡＧＶ完 成，ＡＧＶ按照预先设定的路径运行。堆场操作由 ＲＭＧ完成。整个过程除了海侧集装箱的起吊和放 置外，完全由操作系统控制，实现自动化操作。目 前，自动化码头正在向投资少、效率高、性价比高的 经济型方向发展。 ３．３协同化 多式联运是国际集装箱运输的发展趋势。多式 联运是指将水路、公路、铁路、航空等不同运输方式 有机地整合在一起，实现１次托运，ｌ份单证，１次计 费，１次保险和全程运输的“门到门”的高级货运组 织形式。多式联运涉及码头、船公司、铁路、公路、查 验机关和货运代理等众多单位，对集装箱运输信息 系统的协同化要求较高。 集装箱码头操作系统的协同化主要体现在３个 方面： （１）信息的高度共享不同信息以不同结构存 在予不同单位的不同数据库系统中，而这些系统之 间缺乏相互连接的信息渠道，数据被封存并缺乏应 有的关联，这种状况给整个业务体系获取有用信息 带来很大障碍。信息共享是为了最大限度地发挥信 息本身的价值，使协同操作的各部分可以方便地查 找到相关信息以支持各自事务的处理，并利用这些 信息创造新的价值。 （２）业务的有效整合集装箱运输各单位已针 对自身的业务需求建立各种应用系统，在单个业务 领域中发挥作用，但由于无法面向整个业务过程， 各个应用系统之间难以紧密集成，使得本应环环相 扣的多式联运业务被这些分散的系统分隔开来，工 作人员不得不在不同的应用系统之间频繁切换，造 成运营效率低下和反应迟缓。信息系统的协同化可 对各项业务进行充分有效的整合，使整个业务流程 能够协调、顺畅地运作。
划分析系统是针对配载计划量身定制的系统。这个 系统通过设定一系列参数，在配载计划制定之后至 码头现场作业开始之前，提前模拟码头作业的实际 情况，并在模拟过程中计算各个瓶颈点及冲突点。 计划员可根据模拟操作提供的预警信息，优化调整 配载计划，使得装卸船计划取得最优效果。 ２．５计费系统功能区 按码头收费规则划分，计费系统功能区有船方 计费和货方计费功能。货方计费一般在窗口结费， 目前正与单证系统逐步融合。 运输中的重要环节，直接影响码头装卸作业的效率 和班轮的船期准点率。在同样的船舶、箱量和堆场 条件下，不同技术能力和业务素质的配载人员，工 作质量也有差异。集装箱自动配载系统实际上是具 有智能特点的集装箱配载专家系统，包含集装箱运 输领域的大量知识和配载专家的实践经验，拥有专 家思维的推理能力，能够针对集装箱船舶配载数据 处理量大、计算要求高、限制条件多和编制时间紧 等特点，根据船舶的静态资料、堆场箱区和箱位的 实际分布、本航次备箱情况以及船公司预配要求 （挂靠港、中转港和目的港），自动完成符合船舶稳 性和负载强度、减少堆场翻箱量的船舶积载图的制 作，对于集装箱船舶的快速装载、安全营运和码头 合理有序、高效优质地组织生产非常有利。 近年来，随着国际贸易的快速发展，世界各大 集装箱海运公司纷纷结盟，国际集装箱运输向进一 步缩短运输周期、降低运输成本、提高服务质量的 方向发展。这一趋势推动干线船舶的大型化和港口 装卸机械的高效化，同时使多式联运体系日趋完 善，从而对集装箱码头操作系统提出智能化、自动 化和协同化的发展要求。
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１．４船舶自动识别系统（ＡＩＳ） 在港口的海事、引航和码头调度、中控等处，操 作员无须逐个查询船舶，利用ＡＩＳ就可获得所有装 有ＡＩＳ的船舶的完整交通动态，为船舶的调度指挥 及码头作业安排带来很大方便。
基于整个码头视角的操作监控和基于特定船舶的 船舶计划分析。广泛应用于码头的闭路电视 （ＣＣＴＶ）图像监控，因其只能提供现场作业的影像 记录，所以对现场指挥作业的辅助性较强、指导性 较弱，而且无法进行现场作业的数据统计。操作监 控系统可提供船舶作业和设备作业的信息统计以
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Ｇ终端通常用于应用系统为图形界面、数据量要
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Hale Waihona Puke ＠黼数据交换。 １．２．２集装箱自动识别 集装箱电子标签安装在箱体中间位置，阅读器 和天线安装在集装箱码头的道口、岸桥、场桥、正面 吊及空叉等码头常用设施和机械处。道口处的阅读 器监控从陆路进出码头的集装箱，岸桥处的阅读器 监控从水路进出港口的集装箱。在港口作业过程 中，系统可自动实时核对装有电子标签的集装箱的 作业任务，通过电子标签传递运输信息。 ＲＦＩＤ技术的应用实现集装箱和车辆信息的实 时采集，使集装箱运输状态（包括货物状态）得到实 时追踪和有效监管，可为船公司、箱主、货主、港口、 流单雏Ｈ乜友口斗馅七日卅△靼！基ＨＨ魅堋 １．３全球卫星定位系统（ＧＰＳ）及地理信息系统 （ＧＩＳ） 在集装箱运输领域，ＧＰＳ通常与ＧＩＳ结合使用。 ＧＩＳ可精确描绘码头的实际平面图，图形化地 对堆场进行管理，还可结合ＧＰＳ的应用，实现码头 机械的精确定位，便于码头机械的自动化管理。例 如，ＧＰＳ接收机装在场桥上，场桥就能够自动检测自 身所处位置信息，并通过该信息与正在装卸的集装 箱箱位信息相互转换，达到获取集装箱位置信息的 目的。再如，利用ＧＰＳ的位置信号，再加上软件编 程，可帮助场桥在堆场行驶时进行自动纠偏。ＧＰＳ 接收机还可装在集卡上，通过ＧＰＳ和ＧＩＳ的结合应 用，完成对车辆的实时跟踪。 ２００７年，制造商成功研发带ＧＰＳ的集装箱，即 在集装箱上装有ＧＰＳ导航装置及蓄电池，ＧＰＳ导航 装置具有发射各种信息的功能。由于制造成本和应 用范围的制约，目前这项技术并未得到广泛应用。 能区。
１信息技术简介
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自重、车型、所属车队等。为确保“一车一卡”的严格 对应关系，电子车牌按一次性安装原则设计，不能
无线局域网技术（ＷＬＡＮ） 无线局域网是固定局域网的延伸，它在网络连
自行取下，强行取下即损坏。 阅读器和天线安装在集装箱码头道口处，每个通 道安装１套，天线采用侧装或顶装方式，即在道口侧 面立杆安装，或在道口顶部架空安装。为避免侧装天 线引起的邻道干扰问题，目前一般采用顶装方式。 当集卡通过道口时，阅读器向电子车牌发出询 问信号，电子车牌收到信号后，以存储在卡内的数 据信息对收到的询问信号进行应答，阅读器收到电 子车牌的应答信息后，经解析得到相应数据，提交 给后端的计算机进行处理，从而完成与电子车牌的
３．１
３集装箱码头操作系统的发展趋势
（３）堆场车辆优化调度堆场车辆优化调度，就 是根据堆场道路网络、箱区分布、泊位排列和建筑 单体的分布，分析移动车辆与固定设施的空间关 系，计算空间距离，利用交通量预测模型和交通流 分析模型，预测车辆走行时间，提出车辆路径引导 和车辆与码头机械的组合分配，并根据泊位计划和 装卸船计划为作业船舶分配集卡。作业时，系统根
致码头承担提高服务质量和降低运营成本的双重压 力。随着现代自动控制理论、方法和手段的不断发 展以及信息系统的普及应用，综合利用信息技术、通 信技术、系统工程和人工智能等成果，实现操作系统 指令与码头机械设备控制功能的无缝衔接，完成集 装箱码头部分或全部的自动化运转已成为可能。 在半自动化的集装箱码头上，码头操作系统与 场桥自控系统相连，直接将集装箱的操作指令发送 到场桥的控制单元，控制设备的跑位及对集装箱的 自动定位，然后由人工完成集装箱从集卡卸到堆场 或从堆场装上集卡的操作。
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玮，范海燕
求较大的设备上，如岸桥、场桥等。４００Ｍ终端的传 输数据带宽大约为３０ Ｋ，一般用于应用系统为文本 界面、数据量要求较小的设备上，如集拖（卡）等。 由于集装箱运输机械化程度高，作业场所面积 大，对作业效率和作业指令的准确性有极高的要求， 所以无线局域网技术得到普遍应用。它重点解决现 场移动设备或人员与数据中心之间的数据传输问 题，保证作业信息的实时性，提高数据的准确性。 １．２射频识别技术（ＲＦＩＤ） 在集装箱码头，ＲＦＩＤ系统多用于集拖（卡）和集 装箱的识别。
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在自动化的集装箱码头上，通过码头作业组织 和操作流程的规范化，使集装箱码头实现无人化操 作。荷兰鹿特丹港的ＥＣＴ码头已基本实现自动化， 其自动化装卸运输系统主要由岸桥、自动导向车
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（３）资源的合理调配与优化信息共享和业务 整合一旦实现，就可使重重资源突破各种壁垒，实现 合理调配和优化，在统一协调下服务于共同目标。
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随着全球经济一体化的发展，集装箱运输已经 成为现代物流业的重要组成部分，而集装箱码头作 为物流链中举足轻重的节点，为适应时代的发展和 满足客户的需求，已经进入数字时代。 现代集装箱码头普遍采用集装箱码头操作系 统，以应对不断复杂化的生产管理需要。集装箱码 头操作系统的核心任务是，指导和辅助码头组织高 效合理的生产作业，进行科学有效的资源分配，并 为生产决策提供完备的数据统计和信息分析，从而 确保集装箱码头作业计划有据，指挥有方，监管有 力，操作有序。集装箱码头操作系统庞大而复杂，无 线局域网、射频识别、全球卫星定位导航、船舶自动 识别、电子数据交换和互联网等信息技术目前均已 应用在现代集装箱码头操作系统中。 １．２．１集拖（卡）自动识剐 电子车牌即电子标签，它一般固定在车辆前挡 风玻璃的内侧，存有车辆身份信息，如车牌号、车辆
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基础数据功能区 基础数据功能区包括单证系统、ＥＤＩ系统和桌 面平台。码头和船舶航线的基本信息以及船舶上待 装卸的集装箱和过境箱的单证信息也存储在基础数 据功能区内，电子商务功能一般也列入这个功能区。 ２．２计划系统功能区 计划系统功能区包括泊位计划、堆场计划、配 载计划和资源计划等系统，其中，泊位计划是计划 系统功能区的首要环节，主要功能是为待靠泊船舶 指定泊位；堆场计划主要为经由大门或船舶作业进 ＾疆业的隹然耋占锛酮墟惦付罾证场｛＋圳船平的直 低对码头实际堆存能力有重要影响；配载计划主要 为进口集装箱分配作业顺序，为出口集装箱分配舱 位及作业顺序，其制订过程需要充分考虑船舶的稳 性及吃水。配载计划结果也是码头在作业前后与船 公司进行信息共享的必要内容；资源计划在充分考 虑码头操作的分工协作以及相互配合关系的基础 上，对码头生产作业指挥过程中现场作业设备及作 业人员进行分配。 ２．３操作系统功能区 操作系统是码头现场作业的最前沿系统，主要 包括道口管理系统和无线操作系统，要求效率高、 信息准，一般需要应用ＲＦＩＤ和ＷＬＡＮ等先进技术 作为支撑。集装箱码头操作点一般分布在码头道 口、岸边和堆场等处。考虑到作业的流动性，操作系 统一般在手持、车载等移动终端上运行。 ２．４监控分析系统功能区 监控分析系统主要面向中控室和管理层，提供